CN112984649A - 转轮除湿设备的再生系统以及转轮除湿设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于转轮除湿设备的再生系统，包括：再生新风入口，再生新风经再生新风入口进入再生系统；热泵装置，热泵装置设置在再生新风入口的下游。热泵装置包括第一热泵单元和第二热泵单元，第一热泵单元的冷凝器和第二热泵单元的冷凝器设置在再生新风入口与除湿转轮的再生区之间的再生风道中。本发明还涉及一种转轮除湿设备。在根据本发明的转轮除湿设备中，通过设置热泵装置，一方面，能够有效地升高再生新风的温度，有效回收利用再生侧的排风的能量，降低再生加热装置的加热负荷，能够显著降低再生系统的能量消耗；另一方面，能够实现再生空气的温度在较大范围内连续可调，能够适应不同工况。
Description
技术领域
本发明涉及一种转轮除湿设备的再生系统以及具有该再生系统的转轮除湿设备。
背景技术
本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。
转轮除湿技术是工业上常用的一种除湿技术。应用转轮除湿技术的除湿设备的主要部件包括除湿转轮。除湿转轮被密封分区，包括处理区和再生区，并且根据空气在转轮除湿设备内的流向，转轮除湿设备大体被分为除湿工艺侧和再生侧。除湿转轮被驱动以缓慢旋转，在转轮除湿设备的除湿工艺侧，待处理空气穿过缓慢旋转的除湿转轮，空气中所含的水分经除湿转轮吸附或吸收而得到干燥的空气，所得到的干燥空气被输送至目标空间以实现目标空间的干燥。与此同时，在转轮除湿设备的再生侧，高温空气(再生空气)被输送至除湿转轮的再生区，使除湿转轮中所吸附或吸收的水分被脱附至高温空气，以实现除湿转轮的除湿能力的再生。除湿转轮的再生目标温度要求较高，为了达到再生目标温度，往往需要使用再生侧加热器将再生侧的再生空气的温度加热到再生目标温度以上，例如，采用电加热、蒸汽加热、燃气加热等方式，这导致再生侧的能量消耗非常大。
为了减小再生侧的能量消耗，现有的转轮除湿技术提出了回收利用转轮除湿设备的除湿转轮的再生区的排风的热量。在这种类型的转轮除湿设备中，转轮除湿设备的再生侧设置有显热换热器以及单级热泵装置，通过显热换热器以及单级热泵装置来回收利用除湿转轮的再生区的排风的热量，同时借助于再生侧加热器来进一步加热再生侧的再生空气以使其温度达到再生目标温度以上，并输送至除湿转轮的再生区以供使用。然而，显热换热器以及单级热泵装置所提供的热量回收的效果较弱，这种转轮除湿设备的再生侧仍在很大程度上需要依赖于使用再生侧加热器来使再生侧的再生空气的温度升高到再生目标温度以上，再生侧的能量消耗仍然较大。另外，现有的转轮除湿设备不能够根据不同使用工况(例如，在不同季节使用)对于再生空气的加热需求来实现连续热量调节。即使是再生侧设置有单级热泵装置的转轮除湿设备也是如此。这是因为这种转轮除湿设备的再生侧的能量消耗仍较大，鉴于成本的考虑，这种转轮除湿设备的再生侧的热泵装置往往采用定速热泵，而这种定速热泵仍难以针对不同工况(例如，不同季节)的不同再生温度来实现连续热量调节。
发明内容
本发明的一个目的在于解决上述问题中的至少一者。
本发明的一个方面在于提供一种用于转轮除湿设备的再生系统，该转轮除湿设备包括除湿转轮，除湿转轮具有处理区和再生区，该再生系统包括：再生新风入口，再生新风经再生新风入口进入再生系统；热泵装置，热泵装置设置在再生新风入口的下游。热泵装置包括第一热泵单元和第二热泵单元，第一热泵单元的冷凝器和第二热泵单元的冷凝器设置在再生新风入口与再生区之间的再生风道中。
在一个实施方式中，在再生风道中，第一热泵单元的冷凝器设置在第二热泵单元的冷凝器的上游，并且热泵装置构造成使得第一热泵单元的冷凝器的冷凝温度低于第二热泵单元的冷凝器的冷凝温度。
在一个实施方式中，第一热泵单元所使用的第一冷媒的临界温度低于第二热泵单元所使用的第二冷媒的临界温度。
在一个实施方式中，第二热泵单元所使用的第二冷媒的临界温度高于100℃。
优选地，第一热泵单元和第二热泵单元中的至少一者设置有喷气增焓装置。
再生系统还包括排风风道，从再生区排出的排风通过排风风道排向室外环境，其中，第一热泵单元的蒸发器和第二热泵单元的蒸发器均设置在排风风道中，排风在通过第一热泵单元的蒸发器和第二热泵单元的蒸发器之后排向室外环境。
在排风风道中，第二热泵单元的蒸发器设置在第一热泵单元的蒸发器的上游。
在一个实施方式中，再生系统还包括显热换热装置，再生风道和排风风道均经过显热换热装置，显热换热装置在排风风道中位于第一热泵单元的蒸发器和第二热泵单元的蒸发器的上游，并且在再生风道中位于第一热泵单元的冷凝器和第二热泵单元的冷凝器的上游。
在一个实施方式中，热泵装置还包括附加的热泵单元。
在一个实施方式中，再生系统还包括再生加热装置，再生加热装置设置在再生区的上游，并且适于在再生新风进入再生区之前加热再生新风。
热泵装置构造成选择性地使第一热泵单元、第二热泵单元以及再生加热装置中的至少一者运行，以实现不同范围的再生温度调节。
在一个实施方式中，第一热泵单元和第二热泵单元中的至少一者为变频机组。
本发明的另一个方面在于提供一种转轮除湿设备，该转轮除湿设备包括：除湿转轮，除湿转轮具有处理区和再生区；处理系统，处理系统包括除湿转轮的处理区，处理系统构造成使得处理新风在处理区中被除湿，使得处理新风中的水分被除湿转轮吸收或吸附。该转轮除湿设备还包括根据本发明的再生系统，在再生区，再生新风使除湿转轮中所吸附或吸收的水分脱附。
本发明提供了一种改进的用于转轮除湿设备的再生系统以及具有该再生系统的转轮除湿设备。在根据本发明的转轮除湿设备中，通过设置具有第一热泵单元和第二热泵单元的热泵装置，一方面，能够有效地升高再生新风的温度，降低再生加热装置的加热负荷，并且能够有效回收利用再生侧的排风的能量，能够显著降低转轮除湿设备的再生系统的能量消耗；另一方面，能够实现再生空气的温度在较大范围内连续可调，从而能够适应不同工况。
附图说明
以下将参照附图仅以示例方式描述本发明的实施方式。在附图中，相同的特征或部件采用相同的附图标记来表示，并且附图不一定按比例绘制，并且在附图中：
图1示出了转轮除湿设备的原理示意图；
图2示出了根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备的示意图；
图3示出了根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备的再生系统的示意图；
图4示出了根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备的再生系统中的再生空气的焓湿图；
图5示出了根据本发明的第二实施方式的转轮除湿设备的示意图；以及
图6示出了根据本发明的改型示例的转轮除湿设备的示意图。
具体实施方式
下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本发明、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本发明的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本发明各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本发明的实施方式的相关细节或结构。
在本发明的实施方式的描述中，所采用的与“上”、“下”、“左”、“右”相关的方位术语是以附图中所示出的视图的上、下、左、右位置来描述的。在实际应用中，本文中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”的位置关系可以根据实际情况限定，这些关系是可以相互颠倒的。
图1示出了转轮除湿设备1的示意图，示意性地示出了转轮除湿设备1的除湿工艺侧和再生侧，在图1中，虚线下方的部分为除湿工艺侧，虚线上方的部分为再生侧。在本文中，除湿工艺侧的布置称为处理系统，再生侧的布置称为再生系统。除湿转轮R是转轮除湿设备1的主要功能部件，通过密封装置(未示出)分成处理区R1和再生区R2。除湿转轮R在驱动马达M的驱动下缓慢旋转。如图1所示，在转轮除湿设备1的处理系统10中(除湿工艺侧)，处理新风A经处理系统10的处理新风入口(未示出)进入转轮除湿设备1的处理风道。从处理新风入口进入的处理新风A经新风过滤器11和新风表冷12预处理。新风过滤器11捕集处理新风A中的粉尘以降低处理新风A中的含尘量，防止处理新风A中的粉尘被带入除湿转轮R以堵塞除湿转轮R的器件。新风表冷12对处理新风A进行降温并去除部分湿度，以降低除湿转轮R的除湿负荷。经新风过滤器11和新风表冷12预处理后的处理新风B与来自目标室(未示出)的一部分回风C混合。处理新风B与回风C混合后的混合风D流经前表冷13以及过滤器14，经前表冷13和过滤器14处理后得到的处理空气E流向除湿转轮R的处理区R1。在除湿转轮R的处理区R1中，处理空气E中所含的水分被除湿转轮R吸收或吸附，得到的干燥空气F从除湿转轮R的处理区R1的出风口(未示出)流出。然后，干燥空气F与来自目标室的另一部分回风G混合，得到混合的干燥空气H。混合的干燥空气H经处理系统10的风机15流经后表冷16、加热器17、过滤器18。经后表冷16、加热器17、过滤器18处理后的干燥空气I从处理系统10的干燥风出口(未示出)流出，进入目标室，以保证目标室的干燥。
在再生侧，再生系统20包括设置在再生风道上的过滤器21、再生加热装置22、除湿转轮R的再生区R2以及风机23等。在转轮除湿设备1的再生系统20中，如图1所示，再生新风O经再生新风入口(未示出)进入再生风道，经过滤器21过滤后流向再生加热装置22，再生加热装置22将再生新风加热到目标再生温度以上，得到高温的再生空气J。再生加热装置22可以采用电加热、蒸汽加热、燃气加热等方式来对再生新风O进行加热。在本示例中，再生加热装置22为电加热器。高温的再生空气J流向除湿转轮R的再生区R2，在除湿转轮R的再生区R2中，高温的再生空气J使除湿转轮R中所吸附或吸收的水分蒸发而脱附至再生空气J，以实现除湿转轮R的除湿能力的再生，并得到高湿的排风K。高湿的排风K在风机23的作用下从再生区R2的排风风道排向室外环境。
除湿转轮R的目标再生温度通常较高。对于通常使用普通硅胶、氯化锂的除湿转轮，其目标再生温度通常高于100℃，例如，高于120℃。为了实现除湿转轮R的除湿能力的再生，通常需要将再生空气J的温度升高到100℃至150℃。如果这仅通过再生加热装置22的加热来实现，则再生系统20的能量消耗将会非常大，这对于再生加热装置22采用电加热器的情况尤为明显。另外，由于在不同的工况下，例如，在不同的干球温度(环境温度)下，为实现除湿转轮R的除湿能力的再生而对再生空气的加热的需求有所不同，再生系统20的再生空气的加热需进行相应调节。
为此，本发明人提出了一种改进的转轮除湿设备的再生系统以及具有该再生系统的转轮除湿设备。根据本发明的转轮除湿设备的再生系统设置有热泵装置，一方面，能够有效地升高再生空气的温度，降低转轮除湿设备的再生系统的能量消耗，另一方面，能够根据不同的工况来调节再生空气的加热以实现再生空气的温度的连续调节。下面将结合附图来介绍根据本发明的转轮除湿设备及其再生系统。
图2示出了根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100的示意性框图。根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100的处理系统10的设置与图1中所示的转轮除湿设备1的处理系统10的设置大体相同，转轮除湿设备100与转轮除湿设备1的区别主要在于转轮除湿设备100的再生系统20A的设置。在附图中，与图1中的转轮除湿设备1相同的部件用相同的附图标记表示，并且不再重复说明。在下文中，仅说明根据本发明的转轮除湿设备100与图1中的转轮除湿设备1之间的区别。
如图2所示，在根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100中，再生系统20A设置有热泵装置30。在本示例中，以二级热泵装置为例来介绍热泵装置30。然而，本发明不限于此。在根据本发明的其他示例中，热泵装置30根据需要也可以采用更多级的热泵装置，例如三级热泵装置、四级热泵装置等。如图2所示，热泵装置30包括第一热泵单元41和第二热泵单元31。第一热泵单元41主要包括蒸发器42、压缩机43、膨胀装置44以及冷凝器45。类似地，第二热泵单元31主要包括蒸发器32、压缩机33、膨胀装置34以及冷凝器35。再生新风O经过滤器21过滤后，进入热泵装置30，在第一热泵单元41的冷凝器45中与第一热泵单元41所使用的第一冷媒进行热交换，并且在第二热泵单元31的冷凝器35中与第二热泵单元31所使用的第二冷媒进行热交换，然后经再生侧加热装置22加热后流向除湿转轮R的再生区R2，使除湿转轮R中所吸附或吸收的水分脱附，得到高湿的排风K，排风K从除湿转轮R的再生区R2的排风口(未示出)排出。从除湿转轮R的再生区R2排出的排风K的温度通常为50℃～80℃，如果直接排向室外环境，则排风K的热量被浪费。为此，在根据本发明的转轮除湿设备100中，如图2所示，从除湿转轮R的再生区R2的排风口排出的排风K不是直接排向室外环境，而是经排风风道进入热泵装置30的蒸发器。具体地，排风K进入第二热泵单元31的蒸发器32以及第一热泵单元41的蒸发器42并进行热交换，之后再排向室外环境，从而能够回收利用排风K的热量。
图3示出了根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100的再生系统20A的具体布置图，示出了再生新风O以及排风K的流动，如图中的箭头所示。
结合图2并且如图3所示，经过滤器21过滤后的再生新风O进入热泵装置30。具体地，再生新风O进入第一热泵单元41的冷凝器45，在冷凝器45中与高温的第一冷媒气体进行热交换，再生新风O吸热而温度升高，第一冷媒气体放热而温度下降并液化。液化的第一冷媒从冷凝器45流出，经冷媒管路L44流向膨胀装置44，经膨胀装置44膨胀而进一步液化之后，经冷媒管路L45流入蒸发器42中。在本示例中，第一热泵单元41为中温热泵单元，第二热泵单元31为高温热泵单元，第一热泵单元41的冷凝器45的冷凝温度低于第二热泵单元31的冷凝器35的冷凝温度。在本示例中，第一热泵单元41所使用的第一冷媒的临界温度低于第二热泵单元31所使用的第二冷媒的临界温度。第一冷媒可以是常用冷媒，例如R410a、R22、R134a等。第二冷媒为高临界温度的冷媒，其临界温度可以高于100℃，例如R245fa、HFOs类冷媒。在常规工况下，再生新风O在进入热泵装置30之前的温度为大约35℃，在冷凝器45中与第一冷媒气体进行热交换之后，再生新风O的温度可以升高至60℃～80℃。
从冷凝器45流出的温度升高的再生新风O进入第二热泵单元31的冷凝器35，在冷凝器35中与高温的第二冷媒气体进行热交换，再生新风O吸热而温度进一步升高，第二冷媒气体放热而温度下降并液化。液化的第二冷媒从冷凝器35流出，经冷媒管路L34流向膨胀装置34，经膨胀装置34膨胀而进一步液化之后，经冷媒管路L35流入蒸发器32中。再生新风O在冷凝器35中与第二冷媒气体进行热交换之后，再生新风O的温度可以升高至100℃～130℃。
然后，从冷凝器35流出的高温的再生新风O流向再生加热装置22，经再生加热装置22加热后得到高温的再生空气J，再生空气J流向除湿转轮R的再生区R2，使除湿转轮R中所吸附或吸收的水分脱附，以实现除湿能力的再生，并得到高湿的排风K。
在图3所示的本示例实施方式中，第二热泵单元31设置有喷气增焓装置50。喷气增焓装置50设置在冷媒管路L34中，包括经济器51、过滤器52、膨胀装置53。从冷凝器35流出的液化的第二冷媒流入经济器51以及过滤器52，进一步气液分离后，液态的第二冷媒流向膨胀阀34并流入蒸发器32，气态的第二冷媒经膨胀装置53降温降压之后再次进入经济器51，然后经喷气增焓管路L50流向压缩机33的喷气增焓入口333。通过设置喷气增焓装置50，能够进一步提高第二热泵单元31的能效。
在本示例实施方式中，第二热泵单元31和第一热泵单元41可以是定速热泵单元。可替换地，第二热泵单元31和第一热泵单元41中的一者或两者也可以是变速机组，压缩机33和/或压缩机43可以采用变频压缩机，以进一步增大转轮除湿设备100的再生空气的温度调节范围。
如图3所示，排风K首先流经第二热泵单元31的蒸发器32。在蒸发器32中，排风K与第二热泵单元31中的第二冷媒进行热交换。排风K与第二热泵单元31的第二冷媒在蒸发器32中进行热交换之后，第二冷媒吸热而温度升高并汽化，排风K放热而温度降低。汽化的第二冷媒经冷媒管路L31流入气液分离器36，在气液分离器36中气液分离。分离后的第二冷媒气体经冷媒管路L32流向压缩机33的进气口331并流入压缩机33中，在压缩机33中被压缩并从压缩机33的排气口332排出。从压缩机33的排气口332排出的高温高压的第二冷媒气体经冷媒管路L33流入冷凝器35，以与再生新风O进行热交换。
从第二热泵单元31的蒸发器32流出的温度降低的排风K流向第一热泵单元41的蒸发器42。在蒸发器42中，排风K与第一热泵单元41中的第一冷媒进行热交换。排风K与第一热泵单元41的第一冷媒在蒸发器42中进行热交换之后，第一热泵单元41中的第一冷媒吸热而温度升高并汽化，排风K放热而温度进一步降低，然后，温度再次降低的排风K在风机23的作用下排向室外环境。汽化的第一冷媒经冷媒管路L41流入气液分离器46，在气液分离器46中气液分离。分离后的第一冷媒气体经冷媒管路L42流向压缩机43的进气口431并流入压缩机43中，在压缩机43中被压缩并从压缩机43的排气口432排出。从压缩机43的排气口432排出的高温高压的第一冷媒气体经冷媒管路L43流入冷凝器45，以与再生新风O进行热交换。
在转轮除湿设备100中，如图3所示，第一热泵单元41设置有低压开关47、高压开关48。第二热泵单元31也设置有低压开关37、高压开关38。另外，在第二热泵单元31和第一热泵单元41的冷媒管路上可以设置各种传感器来测量第一热泵单元41和第二热泵单元31的运行参数，以便转轮除湿设备100的系统控制。例如，在第一热泵单元41中，在冷媒管路L42上可以设置吸气压力传感器P41以及吸气温度传感器T41，在冷媒管路L43上设置排气温度传感器T42；在第二热泵单元31中，在冷媒管路L32上可以设置吸气压力传感器P31以及吸气温度传感器T31，在冷媒管路L33上设置排气温度传感器T32，在喷气增焓管路L50上设置压力传感器P33以及温度传感器T33。这些传感器的测量值发送至转轮除湿设备100的系统控制器(未示出)以进行系统控制。
在根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100中，热泵装置30构造成选择性地使第一热泵单元41、第二热泵单元31以及再生加热装置22中的至少一者运行，以实现不同范围的再生温度调节。转轮除湿设备100通过热泵装置30并配合再生加热装置22能够实现再生空气的温度的较大调节范围。例如，在再生新风的温度为35℃并且目标再生温度为120℃的工况下，如果关闭第一热泵单元41，仅运行第二热泵单元31，则可实现再生空气的温度在85℃～110℃的范围内可调；如果关闭第二热泵单元31，仅运行第一热泵单元41，则可实现再生空气的温度在65℃～90℃的范围内可调；如果使第一热泵单元41和第二热泵单元31均运行，则可实现再生空气的温度在110℃～135℃的范围内可调。因此，转轮除湿设备100通过选择性地使热泵装置30的第一热泵单元41和第二热泵单元31中的一者或两者运行并配合再生加热装置22能够提供再生空气的温度在65℃～135℃的范围内连续可调。另外，在第一热泵单元41和第二热泵单元31中的一者或两者采用变速热泵单元的情况下，可以进一步扩大再生空气的温度调节范围。
图4示出了根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100在某一工况下的再生空气的焓湿图的一个示例。在图4中，纵轴表示再生空气的干球温度，即，再生空气的实际温度，横轴表示再生空气的含湿量，图中的虚线表示等焓线。在图4所示的示例中，再生新风的温度为35℃，含湿量为27g/kg，再生目标温度为120℃，在再生过程中，热泵装置30的第一热泵单元41和第二热泵单元31均运行。如图4所示，再生新风O在进入热泵装置30之前处于图4中的a点所示的状态，温度为35℃，含湿量为27g/kg。该再生新风O在第一热泵单元41的冷凝器45中进行热交换之后处于图4中的b点所示的状态，温度为65℃，含湿量为27g/kg。然后，再生新风O在第二热泵单元31的冷凝器35中进行热交换之后处于图4中的c点所示的状态，温度为115℃，含湿量为27g/kg。然后，再生新风O经再生加热装置22加热之后，处于图4中的d点所示的状态，成为符合再生温度要求的再生空气，温度为120℃，含湿量为27g/kg。再生新风O在从状态a变至状态d的过程中，含湿量并未发生变化，仅温度升高。然后，高温的再生空气流向除湿转轮R的再生区R2，使再生转轮R中所吸附或吸收的水分蒸发而脱附至再生空气，再生空气的温度降低并且含湿量增大，得到高湿的排风K，处于图4中的点e所示的状态，温度为50℃，含湿量为40g/kg。然后，高湿的排风K进入第二热泵单元31的蒸发器32，进行热交换之后处于图4中的f点所示的状态，温度为35℃，含湿量为35g/kg。然后，排风K进入第一热泵单元41的蒸发器42，进行热交换之后处于图4中的g点所示的状态，温度为31℃，含湿量为27g/kg，然后被排放至室外环境。在该示例中，再生加热装置22仅需将再生新风的温度从c点的115℃加热至d点的120℃，与使用再生加热装置22将再生新风的温度从a点的35℃加热至d点的120℃的情况相比，能够显著减少再生系统的能量消耗。并且，再生新风的温度梯级式上升，从a点处的35℃上升至b点处的65℃，然后从b点处的65℃上升至c点处的115℃，再从c点处的115℃在上升至d点处的120℃，与将再生新风的温度从a点的35℃直接上升到d点处的120℃的情况相比，能够避免大换热温差的不可逆损失。另外，在本示例中，排风K在热泵装置30的蒸发器32、蒸发器42中进行热交换之后以g点所示的状态排向室外环境，与将排风K以e点所示的状态直接排向室外环境的情况相比，能够回收利用排风K的热量，进一步降低再生系统的能量消耗。
以上介绍了根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100及其再生系统20A的构造。一方面，在转轮除湿设备100中，通过设置热泵装置30，可以有效地升高再生新风的温度，显著减少再生加热装置22的加热量，甚至可以不使用再生加热装置22来加热，显著降低了再生系统的能量消耗。并且，通过在热泵装置30中采用喷气增焓装置，能够进一步提高热泵装置30的能效。通过采用第一热泵单元41和第二热泵单元31分别对再生新风进行梯级加热，使得再生新风在经过各热泵单元时的温升相对较小，从而能够避免大换热温差造成的不可逆损失，能够提高换热能效。下面的表1示出了图1所示的转轮除湿设备1与根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100在相同的额定工况下的加热负荷以及总功率，其中，再生加热装置均为电加热器。如表1所示，在相同的额定工况下，对于同为68kW的加热负荷，转轮除湿设备1的再生加热器的电加热功率为72kw，总功率为72kW；而在转轮除湿设备100中，第一热泵单元41的功率为6.2kW，能够分担24kW的加热负荷，第二热泵单元31的功率为17.4kW，能够分担38kW的加热负荷，再生加热器22的功率仅为6.3kw，电加热负荷为6kW，系统的总功率仅为30kw，再生系统的能量消耗显著降低，因此能够节省大量的能耗费用。
表1
另一方面，在转轮除湿设备100中，通过设置热泵装置30，能够实现再生空气的温度在较大范围内连续可调，从而能够适应不同工况的要求。并且，由于转轮除湿设备100的再生系统的能量消耗已能够显著减小，因此，热泵装置30可以采用变频机组，能够进一步扩大再生空气的温度的可调范围。另外，在转轮除湿设备100中，除湿转轮R的再生区R2的排风K被引导至热泵装置30的蒸发器中进行热交换，排风K的热量被回收利用，从而能够进一步降低再生系统的能量消耗。
图5示出了根据本发明的第二实施方式的转轮除湿设备200的示意图。根据本发明的第二实施方式的转轮除湿设备200的构造与根据本发明的第一实施方式的转轮除湿设备100的构造大体相同，区别仅在于除湿转轮R的再生区R2的排风K的流向。在附图中，与转轮除湿设备100相同的部件用相同的附图标记表示，并且不再重复说明。在下文中，仅说明根据本发明的转轮除湿设备200与转轮除湿设备100之间的区别。
如图5所示，在根据本发明的第二实施方式的转轮除湿设备200中，在再生系统20B中，从除湿转轮R的再生区R2排出的排风K直接排向室外环境，而并未进入热泵装置30中。与根据第一实施方式的转轮除湿设备100相比，虽然没有回收利用排风K的热量，但是通过热泵装置30能够使再生新风的温度有效地升高，因此，转轮除湿设备200仍能够降低再生系统20B的能量消耗，并且也能够实现再生空气的温度在较大范围内连续可调。
以上示出了根据本发明的优选实施方式的转轮除湿设备。在以上示出的优选实施方式中，热泵装置30包括第一热泵单元41和第二热泵单元31，并且仅第二热泵单元31设置有喷气增焓装置。然而，本发明不限于此。在根据本发明的其他实施例中，第一热泵单元41和第二热泵单元31均可以设置喷气增焓装置，可替换地，也可以仅在第一热泵单元41中设置喷气增焓装置。在根据本发明构思的其他实施例中，热泵装置30还可以包括附加的热泵单元。
在以上示出的转轮除湿设备100中，除湿转轮R的再生区R2的排风K从再生区R2的排风口(未示出)直接被引导至热泵装置30中。然而，本发明不限于此，在根据本发明构思的其他实施方式中，可以在除湿转轮R的再生区R2的排风口与热泵装置30之间设置显热换热装置。图6示出了根据该改型示例的转轮除湿设备300。如图6所示，转轮除湿设备300的再生系统20C设置有显热换热装置60，排风风道和再生风道均经过显热换热装置60。排风K从除湿转轮的再生区R2的排风口(未示出)排出后进入显热换热装置60。再生新风O经过滤器21过滤之后也进入显热换热装置60。在显热换热装置60中，排风K与再生新风O进行热交换，排风K放热而温度降低，再生新风O吸热而温度升高。之后，温度降低的排风K进入热泵装置30中，在蒸发器32、蒸发器42中进行热交换而温度进一步降低之后再经风机23排向室外环境。温度升高的再生新风O进入热泵装置30中，在冷凝器45、冷凝器35中进行热交换而温度进一步升高之后流向再生加热装置22，并流向除湿转轮R的再生区R2以实现除湿转轮R的除湿能力的再生。
在以上示出的优选实施方式中，转轮除湿设备的再生系统均设置有再生加热装置22，并且再生加热装置22设置在热泵装置30的下游并且位于再生区R2的上游，以对再生空气加热。然而，本发明并不限于此。在根据本发明的其他实施例中，再生加热装置也可以设置在其他位置，例如设置在热泵装置内，位于热泵装置的两级热泵单元的冷凝器之间。在根据本发明的另外的实施方式，也可以省去再生加热装置。
在以上示出的优选实施方式中，在转轮除湿设备的除湿工艺侧，处理系统10设置有新风过滤器11、新风表冷12、前表冷13、回风过滤器14、后表冷16、加热器17以及过滤器18，处理新风与目标室的一次回风C混合，从处理区R1排出的干燥空气F与目标室的二次回风G混合，并经后表冷16、加热器17以及过滤器18处理之后进入目标空间，减小除湿转轮R的处理区的湿负荷，节省能耗，调节出风温度，并保证出风洁净度。然而，上述设置并不是必须的。在根据本发明构思的转轮除湿设备中，除湿工艺侧也可以不利用目标室的回风，或者可以仅利用一次回风或仅利用二次回风，并且可以根据需要而选择性地设置新风表冷12、前表冷13、回风过滤器14、后表冷16、加热器17以及过滤器18。
在此，已详细描述了本发明的示例性实施方式，但是应该理解的是，本发明并不局限于上文详细描述和示出的具体实施方式。在不偏离本发明的主旨和范围的情况下，本领域的技术人员能够对本发明进行各种变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。
Claims (13)
1.一种用于转轮除湿设备(100，200，300)的再生系统(20A，20B，20C)，所述转轮除湿设备(100，200，300)包括除湿转轮(R)，所述除湿转轮(R)具有处理区(R1)和再生区(R2)，所述再生系统(20A，20B，20C)包括：
再生新风入口，再生新风经所述再生新风入口进入所述再生系统(20A，20B，20C)；
热泵装置(30)，所述热泵装置(30)设置在所述再生新风入口的下游；
其特征在于，所述热泵装置(30)包括第一热泵单元(41)和第二热泵单元(31)，所述第一热泵单元(41)的冷凝器(45)和所述第二热泵单元(31)的冷凝器(35)设置在所述再生新风入口与所述再生区(R2)之间的再生风道中。
2.根据权利要求1所述的再生系统(20A，20B，20C)，其中，在所述再生风道中，所述第一热泵单元(41)的冷凝器(45)设置在所述第二热泵单元(31)的冷凝器(35)的上游，并且所述热泵装置(30)构造成使得所述第一热泵单元(41)的冷凝器(45)的冷凝温度低于所述第二热泵单元(31)的冷凝器(35)的冷凝温度。
3.根据权利要求2所述的再生系统(20A，20B，20C)，其中，所述第一热泵单元(41)所使用的第一冷媒的临界温度低于所述第二热泵单元(31)所使用的第二冷媒的临界温度。
4.根据权利要求3所述的再生系统(20A，20B，20C)，其中，所述第二冷媒的临界温度高于100℃。
5.根据权利要求1所述的再生系统(20A，20B，20C)，其中，所述第一热泵单元(41)和所述第二热泵单元(31)中的至少一者设置有喷气增焓装置(50)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的再生系统(20A，20C)，其中，所述再生系统(20A，20C)还包括排风风道，从所述再生区(R2)排出的排风(K)通过所述排风风道排向室外环境，
其中，所述第一热泵单元(41)的蒸发器(42)和所述第二热泵单元(31)的蒸发器(32)均设置在所述排风风道中，所述排风(K)在通过所述第一热泵单元(41)的蒸发器(42)和所述第二热泵单元(31)的蒸发器(32)之后排向室外环境。
7.根据权利要求6所述的再生系统(20A，20C)，其中，在所述排风风道中，所述第二热泵单元(31)的蒸发器(32)设置在所述第一热泵单元(41)的蒸发器(42)的上游。
8.根据权利要求6所述的再生系统(20C)，其中，所述再生系统(20C)还包括显热换热装置(60)，所述再生风道和所述排风风道均经过所述显热换热装置(60)，所述显热换热装置(60)在所述排风风道中位于所述第一热泵单元(41)的蒸发器(42)和所述第二热泵单元(31)的蒸发器(32)的上游，并且在所述再生风道中位于所述第一热泵单元(41)的冷凝器(45)和所述第二热泵单元(31)的冷凝器(35)的上游。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的再生系统(20A，20B，20C)，其中，所述热泵装置(30)还包括附加的热泵单元。
10.根据权利要求1至5中的任一项所述的再生系统(20A，20B，20C)，其中，所述再生系统还包括再生加热装置(22)，所述再生加热装置(22)设置在所述再生区(R2)的上游，并且适于在再生新风进入所述再生区(R2)之前加热再生新风。
11.根据权利要求10所述的再生系统(20A，20B，20C)，其中，所述热泵装置(30)构造成选择性地使所述第一热泵单元(41)、所述第二热泵单元(31)以及所述再生加热装置(22)中的至少一者运行，以实现不同范围的再生温度调节。
12.根据权利要求1至5中的任一项所述的再生系统(20A，20B，20C)，其中，所述第一热泵单元(41)和所述第二热泵单元(31)中的至少一者为变频机组。
13.一种转轮除湿设备(100，200，300)，所述转轮除湿设备(100，200，300)包括：
除湿转轮(R)，所述除湿转轮具有处理区(R1)和再生区(R2)；以及
处理系统(10)，所述处理系统(10)包括所述处理区(R1)，所述处理系统构造成使得处理新风在所述处理区中被除湿，使得所述处理新风中的水分被所述除湿转轮吸收或吸附，
其特征在于，所述转轮除湿设备(100，200，300)还包括根据权利要求1至12中的任一项所述的再生系统(20A，20B，20C)，在所述再生区(R2)中，再生新风使所述除湿转轮中所吸附或吸收的水分脱附。
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